DE202015003072U1 - Screw - Google Patents

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Abstract

Schraubanker, bestehend aus einer Schraube zur Verwendung mit einem Sanddübel in einem mit einem Bohrer hergestellten Bohrloch in Beton, Naturstein oder anderen festen Vollbaustoffen, – wobei der Gewindeabschnitt der Schraube einen Kern mit im Wesentlichen konstantem Kerndurchmesser und ein Spitzgewinde mit im Wesentlichen konstantem Außendurchmesser aufweist, – wobei der Nenndurchmesser der Schraube gleich dem Nenndurchmesser des Bohrers und der Außendurchmesser des Gewindeabschnitts der Schraube kleiner als der Durchmesser des Bohrlochs ist und – wobei das Gewinde des Gewindeabschnitts einen Gewindeabstand s und eine Gewindetiefe t aufweist und das Verhältnis s/t größer als 5 ist.A screw anchor comprising a screw for use with a sand dowel in a drilled hole in concrete, natural stone or other solid solid building materials, the threaded portion of the screw having a substantially constant core diameter core and a substantially constant outside diameter spiked thread, - wherein the nominal diameter of the screw equal to the nominal diameter of the drill and the outer diameter of the threaded portion of the screw is smaller than the diameter of the borehole and - wherein the thread of the threaded portion has a thread pitch s and a thread depth t and the ratio s / t is greater than 5 ,

Description

Die Erfindung betrifft einen Schraubanker zur Verwendung mit einem Sanddübel in Bohrlöchern in Beton, Naturstein oder anderen massiven Ankergründen.The invention relates to a screw anchor for use with a sand dowel in boreholes in concrete, natural stone or other massive anchorage reasons.

Insbesondere sind hier professionelle Dübel- oder Ankerkonstruktionen gemeint, wie sie als Produkte mit entsprechenden Zertifikaten oder Zulassungen bei sicherheitsrelevanten Befestigungsaufgaben eingesetzt werden, zum Beispiel im Konstruktiven Ingenieurbau, Tunnelbau, Stahlbetonwasserbau, oder bei Bau oder Ausrüstung von Schienenfahrwegen, Häfen, Schleusen oder Brücken. Bei derartigen Anwendungen stehen vor allen Dingen die Sicherheit, die Nachhaltigkeit und die wirtschaftliche Verarbeitbarkeit der Befestigungssysteme oder Dübelprodukte auf der Baustelle im Vordergrund.In particular, professional anchor or anchor designs are meant here, as they are used as products with corresponding certificates or approvals for safety-related fastening tasks, for example in structural engineering, tunneling, reinforced concrete hydraulic engineering, or in the construction or equipment of railways, harbors, locks or bridges. In such applications, above all, the safety, sustainability and economic processability of the fastening systems or dowel products on the construction site in the foreground.

Allgemein sind Schraube-Kunststoffdübel-Systeme bekannt, die für leichte Befestigungen oder beispielsweise im Hochbau als Rahmendübel eingesetzt werden. Bekannte Schraube-Kunststoffdübel-Systeme sind aber zur Verwendung als Schraubanker ungeeignet, weil wegen der Werkstoffeigenschaften des Kunststoffdübels keine nennenswerten Dauerzugkräfte an der Schraube über den Kunststoffdübel übertragen werden können. Zudem müssen die Durchmesser der verwendeten Schrauben durchweg deutlich kleiner sein als der Durchmesser des Bohrlochs, damit die Kunststoffdübel-Struktur vom Schraubengewinde nicht zerschnitten oder das Kunststoffmaterial des Dübels vom Schraubenkern nicht verquetscht wird.In general, screw-plastic dowel systems are known, which are used for light fasteners or, for example, in building construction as frame dowels. Known screw plastic anchor systems are unsuitable for use as a screw anchor, because due to the material properties of the plastic anchor no significant Dauerzugkräfte can be transmitted to the screw on the plastic dowel. In addition, the diameter of the screws used must consistently be significantly smaller than the diameter of the borehole so that the plastic dowel structure from the screw thread is not cut or the plastic material of the dowel is not squeezed by the screw core.

Es sind einteilige Schraubanker als gewindefurchende Schrauben oder als Betonschrauben bekannt, die beim Eindrehen in ein vorgebohrtes Bohrloch ein Gewinde in die Bohrlochwand einfräsen oder furchen. In der Regel entspricht der Nenndurchmesser der Schraube dem Nenndurchmesser des Bohrloches. Grundsätzlich ist jedoch der tatsächliche Außendurchmesser des Gewindeabschnitts bei derartigen gewindefurchenden Schrauben größer als der Bohrlochdurchmesser, damit sich das Schraubengewinde für genügend großen Formschluss in den Ankergrund einfurchen kann. In der Praxis wird bei größeren Schraubendurchmessern und besonders bei höheren Betongüten das Verhältnis von Einschraubwiderstand zu zulässiger Ankerkraft in der Regel unwirtschaftlicher. Auch führen die großen Einschraubwiderstände dazu, dass das Schneidgewinde entsprechend robust ausgestaltet sein muss.There are known one-piece screw anchors as thread-forming screws or concrete screws that mill when drilling into a pre-drilled hole a thread in the borehole wall or furrows. As a rule, the nominal diameter of the screw corresponds to the nominal diameter of the borehole. Basically, however, the actual outer diameter of the threaded portion in such thread-forming screws is larger than the hole diameter, so that the screw thread can furrow sufficiently large positive fit in the anchorage. In practice, for larger screw diameters and especially for higher concrete grades, the ratio of Einschraubwiderstand to allowable anchor force usually uneconomical. The large screw-in resistors also mean that the cutting thread must be made correspondingly robust.

Gleichzeitig muss der Kerndurchmesser der gewindefurchenden Schraube mit Abstand kleiner sein als der tatsächliche Bohrlochdurchmesser, damit der Einschraubwiderstand durch Reibung zwischen Schraubenkern und Material des Ankergrundes nicht unnötig vergrößert wird. Dazu zählt auch das Material des Ankergrundes, das durch Ausfräsen oder Ausbrechen aus der Gewindefurche gelöst wird und sich im Bohrloch ansammelt. Grundsätzlich besteht bei solchen Betonschrauben die Gefahr, dass sich vom Grund der eingefrästen Gewindefurche ausgehend Risse im Beton bilden können, die sich infolge bekannter Kerbwirkung bei axialer Zugbelastung der Schraube vergrößern und die Betonstruktur schädigen.At the same time, the core diameter of the thread-forming screw must be far smaller than the actual hole diameter, so that the screw-in resistance is not unnecessarily increased by friction between the screw core and the material of the anchor base. This also includes the material of the anchorage ground, which is removed by milling or breaking out of the thread furrow and accumulates in the borehole. In principle, such concrete screws involve the risk of cracks forming in the concrete starting from the base of the milled thread furrow, which increase as a result of the known notch effect under axial tensile load of the screw and damage the concrete structure.

Das Tragverhalten von Betonschrauben entspricht demjenigen von Hinterschnittankern. Dabei wird über eine möglichst große Presskontaktfläche zwischen Gewindeflanke der Schraube und der Furche im Ankergrund Formverbund hergestellt und über den Normalkraftschluss die Ankerkraft der Schraube in den Ankergrund eingetragen. Eine eventuelle Überbeanspruchung dieses Formverbundes führt zum Abbrechen oder Ausbrechen von Bruchstücken des Ankergrundes.The bearing behavior of concrete screws corresponds to that of undercut anchors. It is made on the largest possible press contact surface between the thread flank of the screw and the groove in the anchorage mold compound and entered via the normal force connection, the anchor force of the screw in the anchorage. A possible overuse of this composite form leads to the breaking off or breaking away of fragments of the anchoring ground.

Neben den üblichen Maßtoleranzen von Schraube, Bohrwerkzeug (Bohrer) und Bohrloch müssen bei der Ausgestaltung von gewindefräsenden Betonschrauben zum Teil zusätzlich auch Rissweiten im Beton berücksichtigt werden. Zum Beispiel wird in der WO 00/28225 A1 für eine gewindefurchende Betonschraube zur Dimensionierung der Presskontaktfläche unter anderem vorgeschlagen, die Gewindesteigung p der Schraube auf einen oberen Maximalwert, nämlich p ≤ 10 (da – dbe)/2 zu begrenzen, wobei da dem Außendurchmesser des Gewindes und dbe dem Bohrereckmaß des Mauerbohrers entspricht.In addition to the usual dimensional tolerances of screw, drilling tool (drill bit) and borehole, in the design of thread-milling concrete screws some of the crack widths in the concrete must also be taken into account. For example, in the WO 00/28225 A1 proposed for a thread-forming concrete screw for dimensioning the press-contact surface, inter alia, the thread pitch p of the screw to an upper maximum value, namely p ≤ 10 (da - dbe) / 2 limit, where da corresponds to the outer diameter of the thread and dbe the Bohrereckmaß the Mauerbohrers.

Im Stahlbetonbau ist zur Dimensionierung von Betonrippenstählen ein ähnliches Kriterium bekannt. Statt auf die Durchmesserdifferenz ist der analoge Verhältniswert auf die jeweils entsprechende Radiusdifferenz des profilierten Rundstahls bzw. auf die Rippenhöhe des Betonrippenstabs bezogen. Üblicherweise beträgt der im Stahlbetonbau gewählte, vergleichbare maximale Verhältniswert s ≤ 10 t, wobei das Verhältnis von Rippenabstand s zu Rippenhöhe t dem Kehrwert der bekannten Bezogenen Rippenhöhe entspricht (vgl. Rehm, G.: „Über die Grundlagen des Verbundes zwischen Stahl und Beton”, Deutscher Ausschuss für Stahlbeton (DAfStb): Heft 138, Berlin, Wilhelm Ernst & Sohn, 1961 ).In reinforced concrete construction, a similar criterion is known for the dimensioning of concrete ribbed steels. Instead of the diameter difference, the analog ratio value is related to the respectively corresponding radius difference of the profiled round steel or to the rib height of the concrete ribbed bar. Usually, the comparable maximum ratio value selected in reinforced concrete construction is s ≦ 10 t, the ratio of rib spacing s to rib height t corresponding to the reciprocal of the known related rib height (cf. Rehm, G .: "On the Foundations of the Association between Steel and Concrete", German Committee for Reinforced Concrete (DAfStb): Issue 138, Berlin, Wilhelm Ernst & Sohn, 1961 ).

Andererseits ist das Tragverhalten einer Betonschraube mit dem eines einbetonierten Betonrippenstahls nicht vergleichbar, weil zwischen Bohrloch und Betonschraubenkern ein Spalt vorhanden ist und dem gegenüber ein einbetonierter Betonrippenstahl vorteilhaft in einem Beton-Kontinuum wirken kann. Somit wurde zwar – im Wesentlichen empirisch – eine vorteilhafte obere Grenze für den Rippenabstand bei Rippenstählen und wie vor beschrieben für die Gewindesteigung bzw. Gewindeabstand einer Betonschraube angegeben, aber keine vorteilhafte untere Schranke.On the other hand, the structural behavior of a concrete screw is not comparable to that of a cast-in concrete ribbed steel, because there is a gap between the borehole and the concrete screw core and opposite a cast-in concrete ribbed steel can advantageously act in a concrete continuum. Thus, although substantially empirical, an advantageous upper limit has been established for rib spacing in ribbed steels and as previously described for ribbed steels Thread pitch or thread pitch of a concrete screw specified, but no advantageous lower barrier.

Weitere bekannte einteilige Schraubanker sind gewindeschneidende Holzschrauben für Tragende Holzschraubenverbindungen, zum Beispiel Sechskantschrauben nach DIN 571 mit genormten Gewindemaßen d1, d3 und p gemäß DIN 7998 . Für Holzschrauben mit größerem Durchmesser werden Löcher vorgebohrt. Der Bohrlochdurchmesser für den Gewindeabschnitt soll nach den anerkannten Regeln der Technik dem 0,7-fachen des Schraubendurchmessers entsprechen. Der Bohrlochdurchmesser für Holzschrauben ist somit wie bei Betonschrauben grundsätzlich immer kleiner als der Außendurchmesser bzw. Nenndurchmesser d1 des Holzschraubengewindes, um ein sicheres Einschneiden und eine gute Verbundwirkung zwischen Schraubanker und dem faserigen Holzankergrund zu erzielen. Die Geometrie des Holzschraubengewindes ist in der Regel an die Belastbarkeit des Holzes angepasst. Im Vergleich zur wie vor beschriebenen Betonschraube liegt die Gewindesteigung p von Holzschrauben gemäß DIN 7998 im Bereich p = 2,5 ... 3,7 (d1 – d3)/2, wobei die zulässigen Maß-Abweichungen von p berücksichtigt sind. Entsprechend DIN 7998 sind die Gewinde von Holzschrauben als Spitzgewinde mit einem Flankenwinkel in der Größe von 60° ausgebildet.Other well-known one-piece screw anchors are thread-cutting wood screws for carrying wood screw connections, for example, hexagon bolts DIN 571 with standardized thread dimensions d1, d3 and p according to DIN 7998 , Holes are pre-drilled for larger diameter wood screws. The diameter of the drill hole for the threaded section shall be 0.7 times the screw diameter according to the recognized rules of the art. The hole diameter for wood screws is therefore always smaller than the outer diameter or nominal diameter d1 of the wood screw thread, as in concrete screws, in order to achieve a safe cutting and a good bond between the screw anchor and the fibrous wood anchor base. The geometry of the wood screw thread is usually adapted to the load capacity of the wood. In comparison to the concrete screw described above, the thread pitch p of wood screws according to DIN 7998 in the range p = 2.5 ... 3.7 (d1 - d3) / 2, whereby the permissible dimensional deviations of p are taken into account. Corresponding DIN 7998 the threads of wood screws are designed as pointed threads with a flank angle in the size of 60 °.

Wie bei der Beschreibung von Flachgewinden gebräuchlich, wird nachfolgend die „Gewindesteigung” p gleichbedeutend mit „Steigung” bzw. „Gewindeabstand” s verwendet und zur vereinfachten Beschreibung der Term (d1 – d3)/2 durch den Begriff der „Gewindetiefe” t ersetzt. Im Falle von mehrgängigen Gewindeformen ist der Gewindeabstand s gemeint und nicht die Steigung eines Gewindeganges.As used in the description of flat threads, the "thread pitch" p is used below as "pitch" or "thread pitch" s and replaced by the term "thread depth" t for a simplified description of the term (d1 - d3) / 2. In the case of multi-thread thread forms, the thread pitch s is meant and not the pitch of a thread.

Mit EP 1686271 B1 sind Sanddübel bekannt geworden, die zum Beispiel in Wirkverbindung mit Holzschrauben gemäß DIN 571 bzw. DIN 7998 und mit qualitätskontrollierten Mauerbohrern hergestellten Bohrlöchern einen zweiteiligen Schraubanker in Beton oder anderen massiven Ankergründen bilden. Große Ankerkräfte lassen sich mit dieser Holzschraube-Sanddübel-Kombination erzielen, wenn die Nenndurchmesser von Holzschraube und Mauerbohrer (Bohrloch) gleich groß sind. Die lichten Weiten von mit qualitätskontrollierten Mauerbohrern hergestellten Bohrlöchern in Beton sind nämlich praktisch immer etwas größer als die Außengewindemaße einer Holzschraube mit gleichem Nenndurchmesser, in der Regel auch unter Ausnutzung der zulässigen Maßtoleranzen für Schraubengewinde und Bohrereckmaß.With EP 1686271 B1 Sand dowels have become known, for example, in operative connection with wood screws according to DIN 571 respectively. DIN 7998 and drill holes made with quality controlled masonry drills to form a two piece screw anchor in concrete or other massive anchorage. Large anchor forces can be achieved with this wood screw-dowel combination if the nominal diameter of wood screw and masonry drill (borehole) are the same size. In fact, the clear widths of wells made of quality-controlled masonry drills in concrete are always slightly larger than the external thread dimensions of a wood screw of the same nominal diameter, usually also taking advantage of allowable dimensional tolerances for screw thread and Bohrereckmaß.

Die Wirkungsweise solcher Sanddübelverankerungen beruht im Wesentlichen auf der großen Scherfestigkeit und Dilatationswirkung von verdichteten dünnen Sandschichten im Mikroformverbund mit der Bohrlochwand und den elastischen Druckeigenschaften des aus den Sandkörnern gebildeten Partikelsprengwerks.The mode of action of such anchors anchors is based essentially on the high shear strength and dilation effect of compacted thin layers of sand in microform composite with the borehole wall and the elastic pressure properties of the particle sprinkler formed from the sand grains.

In 3 und 4 sind beispielhaft Ergebnisgrafiken von Auszugversuchen solcher Sanddübelverankerungen in Beton dargestellt, wobei jeweils eine 10 mm-Schraube nach DIN 571 und DIN 7998 in Wirkverbindung mit einem 10 mm-Sanddübel in einem 10 mm-Bohrloch in Beton verankert ist. Aufgetragen ist jeweils die Auszugkraft (in kN) über dem relativen Verschiebungsweg (in mm) zwischen Schraube und Bohrloch. Die zusätzlich eingezeichneten Strich-Punkt-Linien deuten an, dass es sich beim Auszugverhalten dieser Art Schraubanker um einen praktisch linearen Reibungsverbund handelt, wobei sich der mobilisierbare Gleitreibungswiderstand vereinfacht aus der Neigung der Strich-Punkt-Linie ermitteln lässt. Aus dem Verhältnis von Kraftabnahme zu Wegzunahme und Schraubenumfang ergibt sich zum Beispiel für die zu 3 zugehörige Sanddübelverankerung ein maximal mobilisierbarer Auszugwiderstand in der Größe von etwa 35 MPa und zu 4 in der Größe von etwa 45 MPa. In der Praxis sind solche Auszugwiderstände jedoch nicht in jedem Fall sicher erzielbar, zum Beispiel weil das Installationsmoment beim Einschrauben für die Schraube zu groß werden oder weil eine Rissöffnung den verdichteten Sanddübel-Werkstoff lokal auflockern kann.In 3 and 4 Exemplary result diagrams of pull-out tests of such anchors anchors in concrete are shown, each with a 10 mm screw after DIN 571 and DIN 7998 anchored in concrete in conjunction with a 10 mm sand dowel in a 10 mm borehole. The pull-out force (in kN) is plotted over the relative displacement path (in mm) between the screw and the borehole. The additionally drawn dash-dot lines indicate that the pull-out behavior of this type of screw anchor is a practically linear friction composite, whereby the mobilizable sliding friction resistance can be determined in a simplified manner from the inclination of the dash-dot line. From the ratio of force decrease to Wegzunahme and screw circumference is, for example, for 3 associated anchoring anchor a maximum mobilisier pull-out resistance in the size of about 35 MPa and to 4 in the size of about 45 MPa. In practice, however, such pull-out resistances are not always reliably achievable, for example because the installation torque when screwing in for the screw becomes too great or because a crack opening can locally loosen up the compacted sand dowel material.

Mit DE 10 2005 003 997 B3 ist bereits ein Selbstsichernder Schraubanker bekannt geworden, der im Wesentlichen aus einer Schraube und einem Sanddübel-Bohrloch-System besteht. Eine Schraube, die den dort beschriebenen Selbstsicherungseffekt oder die Keil-Kinematik in vorteilhafter Weise bewirkt, ist jedoch nicht offenbart. Bekannte Holzschrauben nach DIN 571 mit Gewindeabmessungen nach DIN 7998 erzielen in Verbindung mit einfachen Sanddübel-Elementen gemäß EP 1686271 bereits einen guten Reibungsverbund infolge Dilatationswirkung des verdichteten Sandes. Jedoch ist beispielsweise der Gewindeabstand s dieser Schrauben, also die Steigung s des Schraubengewindes, im Verhältnis zur Gewindetiefe t in der Praxis nicht geeignet, um die Keil-Kinematik in vorteilhaftem Maße zu bewirken. Gleichzeitig führt die bekannte Gewindegeometrie zu hohen Einschraubwiderständen, weil unter anderem infolge des ungünstigen Verhältnisses von Gewindeabstand s zu Gewindetiefe t relativ viel Verformungsarbeit beim Gewindefurchen im Sandwerkstoff geleistet werden muss und die wirksame Reiboberfläche der Schraube bei entsprechenden Flächenpressungen und resultierendem Reibungswiderstand relativ groß ist.With DE 10 2005 003 997 B3 a self-locking screw anchor is already known, which consists essentially of a screw and a sand dowel borehole system. However, a screw which advantageously effects the self-locking effect or wedge kinematics described therein is not disclosed. Known wood screws after DIN 571 with thread dimensions after DIN 7998 Achieve in conjunction with simple sand dowel elements according to EP 1686271 already a good friction bond due to the dilatation effect of the compacted sand. However, for example, the thread pitch s of these screws, so the slope s of the screw thread, in relation to the thread depth t in practice not suitable to effect the wedge kinematics to an advantageous extent. At the same time, the known thread geometry leads to high Einschraubwiderständen because inter alia due to the unfavorable ratio of thread pitch s to thread depth t relatively much deformation work when thread furrows in the sand material must be made and the effective friction surface of the screw at corresponding surface pressures and resulting friction resistance is relatively large.

Der Erfindung liegt folglich die Aufgabe zugrunde, einen Schraubanker mit einer verbesserten Schraubengeometrie vorzuschlagen, der in Verbindung mit einem Sanddübel größere Ankerkräfte bei gleichzeitig geringerem Installationsmoment oder Energieaufwand beim Einschrauben der Schraube oder in gerissenem Beton bewirken kann. Die Aufgabe wird durch einen Schraubanker gemäß Anspruch 1 gelöst.The invention is therefore the object of proposing a screw anchor with an improved screw geometry, which in conjunction with a sand dowel larger anchor forces at the same time can cause lower installation torque or energy expenditure when screwing in the screw or in cracked concrete. The object is achieved by a screw anchor according to claim 1.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen erläutert. Darin bedeuten:The invention will be explained with reference to the drawings. In this mean:

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Schraubanker, Schraube, Ankerstahl, Betonrippenstahl,Screw anchor, screw, anchor steel, rebar,
22
Sanddübel, Sandwerkstoff,Sand dowels, sand material,
33
Ankergrund, Mörtelkörper,Anchorage, mortar body,
44
Isolinien, Linien gleicher Radialverschiebung,Isolines, lines of equal radial displacement,
1111
Gewindeflanke,Flank,
2020
Auflockerungszone,EDZ,
2121
Gleitkeil,sliding wedge,
3232
Bohrloch, Bohrlochwand,Borehole, borehole wall,
tt
Gewindetiefe, Rippenhöhe, Höhe des Gleitkeils,Thread depth, rib height, height of the sliding wedge,
p, sp, s
Gewindesteigung, Steigung, Gewindeabstand, Rippenabstand,Thread pitch, pitch, thread pitch, rib spacing,
rr
Wirktiefe der Spreng- oder Tiefenwirkung, imaginäre Tiefe der Verbund-Rippenwirkung,Depth of effect of the blast or depth effect, imaginary depth of the composite rib effect,
kk
Länge des Gleitkeils.Length of the sliding wedge.

1 zeigt eine Schraube 1, die mittels eines Sanddübels 2 in einem Ankergrund 3 befestigt ist, in einem zweigeteilten schematischen Längsschnitt ohne Anspruch auf Maßstabstreue. Der linke Teil von 1 zeigt die in Sanddübel und Bohrloch eingeschraubte Schraube. Der rechte Teil von 1 zeigt qualitativ die zugehörige Interaktion von Schraube, Sandwerkstoff und Ankergrund, wenn die Schraube bis zur Aktivierung der Keil-Kinematik nach oben gezogen wird. 1 shows a screw 1 using a sand dowel 2 in an anchorage 3 is attached, in a two-part schematic longitudinal section without claim to scale. The left part of 1 shows the screw screwed into the dowel and borehole. The right part of 1 shows qualitatively the corresponding interaction of screw, sand material and anchoring ground, if the screw is pulled up to the activation of the wedge kinematics.

2 zeigt einen Diagrammausschnitt wie aus einer Computer-Simulation zu einer 1 (rechter Teil) analogen Interaktion eines in einen Mörtelkörper 3 einbetonierten schraubenförmigen Ankerstahls 1 mit einem Schrauben-Gewindeabstand oder Rippenabstand s. Dargestellt sind die Radialverschiebungen im Mörtelkörper infolge einer nach oben ausgeübten Zugkraft am Ankerstahl und der vertikalen Relativverschiebung, wobei die Isolinien 4 jeweils gleiche Verschiebungswerte repräsentieren. Der radial nach außen gerichtete Pfeil im Diagramm begrenzt beispielhaft eine repräsentative radiale Projektionsfläche des Verschiebungsfeldes bei einer Rippe, das sich bis zur „Wirktiefe” r erstreckt. 2 shows a diagram section as from a computer simulation to a 1 (right part) analogous interaction of a into a mortar body 3 cast-in helical anchor steel 1 with a screw thread pitch or rib spacing s. Shown are the radial displacements in the mortar body due to an upward pulling force on the anchor steel and the vertical relative displacement, the isolines 4 each represent equal displacement values. The radially outwardly directed arrow in the diagram limits, by way of example, a representative radial projection surface of the displacement field in the case of a rib which extends up to the "effective depth" r.

Die Schraube-Sanddübel-Bohrloch-Verbundwirkung hat zum Ziel, Zugkräfte an der Schraube radial möglichst tief in den Ankergrund in der Umgebung des Bohrlochs einzutragen. Für die Erzielung einer möglichst großen „Tiefenwirkung” ist es dazu vorteilhaft, wenn das Schraubengewinde möglichst nahe an die Bohrlochwand heranreicht und sich ein möglichst großmaßstäblicher Gleitkeil einstellen kann. Die Größenmaße von Gewindeflanke, Gleitkeil und Radialverschiebungen im Ankergrund sind nämlich geometrisch direkt voneinander abhängig.The purpose of the screw-dowel-borehole joint action is to introduce tensile forces on the screw radially as deep as possible into the anchorage in the vicinity of the borehole. To achieve the greatest possible "depth effect", it is advantageous if the screw thread comes as close as possible to the borehole wall and can set as large as possible sliding wedge. The size dimensions of thread flank, sliding wedge and radial displacements in the anchorage are in fact geometrically directly dependent on each other.

Die große Festigkeit und Steifigkeit der erfindungsgemäßen Schraube-Sanddübel-Verbindung beruht auf der möglichst geringen Schichtdicke des relativ schersteifen und überwiegend kristallinen Sandkorn-Partikelsprengwerks infolge des mit der Erfindung erzielten geringen Abstandes zwischen Schraubengewinde und Bohrlochwand. Um nachteiligen Reibschluss zwischen Schraube und Bohrlochwand zu vermeiden, soll die Schraube die Bohrlochwand jedoch möglichst nicht berühren.The high strength and rigidity of the screw-dowel connection according to the invention is based on the smallest possible layer thickness of the relatively shear-stiff and predominantly crystalline sand particle sprinkler due to the achieved with the invention, the small distance between screw thread and borehole wall. To avoid adverse frictional engagement between the screw and the borehole wall, the screw should not touch the borehole wall as possible.

Eigene Auszugversuche von in Sand-Zementmörtel einbetonierten Ankerstählen zeigen, dass die kinetische Wirkung sich ausbildender „Gleitkeile” in plastizierten Sand-Mörtelzonen radial nach außen gerichtete „Sprengwirkung” und im umgebenden Sandmörtelkontinuum bereichsweise Radialverschiebungen erzeugt. Die Konstruktion der verwendeten Rundstahlanker mit aus Quadratstahl aufgeschweißten „Rippen” in Gewinde-Form entspricht in etwa einer Schraube mit Flachgewinde. Die beobachteten Gleitkeile über den Quadratstahl-Rippen weisen zum Beispiel Gleitflächenneigungen von t/k = 1/3 bis 1/4 gegen die Achse des Rundstahls auf.Own pull-out tests of anchor steels cast in sand-cement mortar show that the kinetic effect of forming "sliding wedges" produces radially outwardly directed "blasting effect" in plasticized sand mortar zones and radial shifts in the surrounding sand mortar continuum. The design of the round steel anchors used with square steel welded-on "ribs" in thread form corresponds approximately to a screw with flat thread. For example, the observed slip wedges over the square steel ribs have sliding surface slopes of t / k = 1/3 to 1/4 against the axis of the round bar.

Für die Erzielung einer möglichst großen Tiefenwirkung unter Ausnutzung von geometrischen Maßstabseffekten ist es a priori vorteilhaft, wenn die Gewindetiefe t möglichst groß ist und sich ein Gleitkeil 21 über die volle Länge k ausbilden kann. Wenn sich der Gleitkeil 21 vollständig ausbilden kann, erreicht die Tiefenwirkung demnach ihre maximale Wirktiefe r. Damit sich der Gleitkeil vollständig ausbilden kann, muss der Gewindeabstand s groß genug gewählt werden, um die negativen Auswirkungen einer möglichen Entspannung des Sandwerkstoffes in einer Zone 20 hinter der in Zugrichtung benachbarten Gewindeflanke 11 zu begrenzen. Je größer der Gewindeabstand s ist, desto weniger wird die für die Keilausbildung erforderliche Kompression des Sandes 2 durch die Auflockerungszone 20 beeinträchtigt.To achieve the greatest possible depth effect using geometric scale effects, it is a priori advantageous if the thread depth t is as large as possible and a sliding wedge 21 can train over the full length k. When the sliding wedge 21 Accordingly, the depth effect reaches its maximum effective depth r. So that the sliding wedge can form completely, the thread spacing s must be large enough to avoid the negative effects of a possible relaxation of the sand material in a zone 20 behind the thread flank adjacent in the pulling direction 11 to limit. The larger the thread pitch s, the less becomes the compression of the sand required for the wedge formation 2 through the loosening zone 20 impaired.

Erfindungsgemäß wird deshalb vorgeschlagen, den Gewindeabstand s der Schraube größer als s = 5 t auszuführen. Zusätzlich kann mit einem Verhältnis s/t > 5 die in DE 10 2005 003 997 B3 beschriebene Keil-Kinematik besser aktiviert werden. Auch wird damit vorteilhaft der Einschraubwiderstand des Schraubengewindes gegenüber bekannten Gewinde-Geometrien, zum Beispiel von Holzschrauben, reduziert und damit ein leichteres oder Energie sparendes Eindrehen der Schraube in das Sanddübel-Bohrloch-System in Beton oder anderen festen Ankergründen ermöglicht. In der Praxis ermöglicht die Erfindung auch eine spreizdruckarme Ausgestaltung von Sanddübel-Befestigungen, bei der die volle mechanische Spreizwirkung vorteilhaft erst mit der Zugkraft der Schraube aktiviert oder mobilisiert wird.According to the invention, it is therefore proposed to carry out the thread pitch s of the screw greater than s = 5 t. In addition, with a ratio s / t> 5, the in DE 10 2005 003 997 B3 described wedge kinematics are better activated. This also advantageously reduces the screw-in resistance of the screw thread compared with known thread geometries, for example wood screws, and thus simplifies or saves energy in screwing the screw into the sand dowel. Drill hole system in concrete or other fixed anchorage allows. In practice, the invention also allows a low-expansion design of sand dowel fasteners in which the full mechanical spreading effect is advantageously activated or mobilized only with the tensile force of the screw.

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Claims (1)

Schraubanker, bestehend aus einer Schraube zur Verwendung mit einem Sanddübel in einem mit einem Bohrer hergestellten Bohrloch in Beton, Naturstein oder anderen festen Vollbaustoffen, – wobei der Gewindeabschnitt der Schraube einen Kern mit im Wesentlichen konstantem Kerndurchmesser und ein Spitzgewinde mit im Wesentlichen konstantem Außendurchmesser aufweist, – wobei der Nenndurchmesser der Schraube gleich dem Nenndurchmesser des Bohrers und der Außendurchmesser des Gewindeabschnitts der Schraube kleiner als der Durchmesser des Bohrlochs ist und – wobei das Gewinde des Gewindeabschnitts einen Gewindeabstand s und eine Gewindetiefe t aufweist und das Verhältnis s/t größer als 5 ist.Screw anchor consisting of a screw for use with a sand dowel in a drilled hole in concrete, natural stone or other solid solid building materials, The threaded portion of the screw having a substantially constant core diameter core and a substantially constant outer diameter tapered thread, - wherein the nominal diameter of the screw is equal to the nominal diameter of the drill and the outer diameter of the threaded portion of the screw is smaller than the diameter of the borehole and - Wherein the thread of the threaded portion has a thread pitch s and a thread depth t and the ratio s / t is greater than 5.
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